fundamentos, método e historia de la ingeniería
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Fundamentos, métodoe historia de la ingeniería
Una mirada al mundo de los ingenieros
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Fundamentos, métodoe historia de la ingeniería
Una mirada al mundo de los ingenieros
Javier AracilCatedrático de Matemáticas
Dpto. de Matemática e Informática aplicadaa la Ingeniería Civil en la ETSI de Caminos de la UPM
EDITORIALSINTESIS
Ilustración de cubierta: Carmen Aracil Fernández
© Javier Aracil Santonja
© EDITORIAL SÍNTESIS, S. A.Vallehermoso, 34. 28015 Madrid
Teléfono: 91 593 20 98http://www.sintesis.com
Depósito legal: M. 42.719-2010ISBN: 978-84-975671-3-8
Impreso en España - Printed in Spain
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de Editorial Síntesis, S. A.
A los ingenieros jóvenesque se interrogan por su profesión
.
Inveniet viam, aut faciet.
Séneca, Hercules Furens
Encontrará un camino o lo hará.
The story of civilization is, in a sense, the story of enginee-ring �that long and arduous struggle to make the forces ofnature work for man's good.
L. Sprague de Camp, The ancient engineers
La historia de la civilización es, en cierto sentido, la historia de laingeniería �de la larga y ardua lucha para hacer que las fuerzas de lanaturaleza trabajen a favor del bienestar del hombre.
En ce qui concerne l'intelligence humaine, on n'a pas as-sez remarqué que l'invention mécanique a d'abord été sadémarche essentielle, qu'aujourd'hui encore notre vie so-ciale gravite autour de la fabrication et de l'utilisationd'instruments arti�ciels, que les inventions qui jalonnentla route du progrès en ont aussi tracé la direction.
Henri Bergson, La evolución creadora
En lo que concierne a la inteligencia humana, no se ha consideradobastante que la invención mecánica ha constituido su primer pasoesencial, que aún hoy día nuestra vida social gravita en torno a lafabricación y utilización de instrumentos arti�ciales, que los inventosque jalonan el camino del progreso han trazado así su dirección.
Índice general
Prólogo 17
1. La producción del mundo arti�cial 23
1.1. Utilidad y curiosidad . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
1.2. Lo natural y lo arti�cial . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
1.2.1. Una sutil línea de demarcación . . . . . . . . . . . . 31
1.3. Sobre la técnica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36
1.3.1. La utilidad como nota distintiva . . . . . . . . . . . 38
1.3.2. La técnica no se limita a reglas . . . . . . . . . . . . 39
1.4. La hominización por la técnica . . . . . . . . . . . . . . . . 42
1.4.1. La domesticación es indisociable del sedentarismo . . 46
1.4.2. La técnica es parte de la cultura . . . . . . . . . . . 49
1.5. Tecnología, un término trés à la mode . . . . . . . . . . . . 51
Índice general
2. Un arquetipo de la técnica 61
2.1. La medida del tiempo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61
2.1.1. La invención del reloj mecánico y el mecanismo deescape . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63
2.2. La organización de la vida comunitaria en el tiempo . . . . 65
2.3. Una máquina inspiradora del mecanicismo . . . . . . . . . . 69
2.3.1. El racionalismo mecanicista . . . . . . . . . . . . . . 73
2.4. La medición de la longitud . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75
2.5. Los relojes y la simultaneidad . . . . . . . . . . . . . . . . . 77
2.5.1. La sincronización horaria . . . . . . . . . . . . . . . 79
2.5.2. La relatividad . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81
3. De la técnica a la ingeniería 85
3.1. La aparición de los ingenieros . . . . . . . . . . . . . . . . . 85
3.1.1. Las Escuelas de ingenieros en la Ilustración . . . . . 88
3.1.2. Los nuevos ingenieros . . . . . . . . . . . . . . . . . 90
3.1.3. La ingeniería en el Ochocientos . . . . . . . . . . . . 92
3.2. Algunas de�niciones de ingeniería . . . . . . . . . . . . . . . 94
3.2.1. La ingeniería como profesión . . . . . . . . . . . . . 99
3.3. Algunas peculiaridades del mundo de la ingeniería . . . . . 102
10
Índice general
3.3.1. Invención e innovación . . . . . . . . . . . . . . . . 102
3.3.2. Ingeniería y normalización . . . . . . . . . . . . . . . 105
3.3.3. La avería . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 106
3.4. Aceptación social de la ingeniería . . . . . . . . . . . . . . . 109
3.4.1. La racionalidad técnica cuestionada . . . . . . . . . . 111
3.4.2. Actitudes ante la alteración del medio natural . . . . 113
3.4.3. Re�exiones adicionales . . . . . . . . . . . . . . . . . 114
4. La ciencia o el saber contrastado y estructurado 119
4.1. La búsqueda del saber . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 119
4.1.1. La estructuración de lo que se sabe . . . . . . . . . 122
4.2. El método como guía para proceder . . . . . . . . . . . . . . 127
4.2.1. El razonamiento crítico en el núcleo del método . . . 127
4.2.2. El método cientí�co . . . . . . . . . . . . . . . . . . 130
4.2.3. Medición y experimentación . . . . . . . . . . . . . 136
4.2.4. La representación mediante modelos matemáticos . . 139
4.3. Las ciencias de la ingeniería . . . . . . . . . . . . . . . . . . 144
5. La debatida prioridad entre saber y hacer 149
5.1. Dos actividades a�nes con racionalidades diferentes . . . . . 149
11
Índice general
5.2. El desigual papel del conocimiento en la ciencia y en la inge-niería . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 155
5.2.1. Relaciones entre ingeniería y ciencia aplicada . . . . 157
5.2.2. Los ingenieros que investigan . . . . . . . . . . . . . 163
5.2.3. La diferente formación de ingenieros y cientí�cos . . 165
5.3. Una clara distinción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 167
6. Lecciones del pasado 173
6.1. Introducción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 173
6.2. Arquímedes, cientí�co e ingeniero . . . . . . . . . . . . . . . 174
6.3. Las máquinas de un genio renacentista . . . . . . . . . . . . 178
6.3.1. Leonardo y el método del ingeniero . . . . . . . . . . 180
6.4. La máquina de vapor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 182
6.4.1. James Watty la máquina de vapor . . . . . . . . . . . . . . . . . 188
6.4.2. Una máquina y dos disciplinas . . . . . . . . . . . . 192
6.5. De Maxwell a Marconi: una ruta sinuosa . . . . . . . . . . 194
7. Un interludio �losó�co 205
7.1. La técnica y el pensamiento . . . . . . . . . . . . . . . . . . 205
7.2. La secular sumisión de las artes mecánicas al pensamientoteórico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 209
12
Índice general
7.3. La unión de la ciencia y la técnica en los orígenes de la Mo-dernidad . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 215
7.4. Algunos modos de pensar sobre la técnica durante el siglopasado . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 219
7.4.1. El hombre inventor . . . . . . . . . . . . . . . . . . 220
7.4.2. El hombre y la técnica . . . . . . . . . . . . . . . . 224
7.4.3. La técnica depredadora . . . . . . . . . . . . . . . . 230
7.4.4. La técnica y la existencia humana . . . . . . . . . . 233
7.4.5. La no cobertura de la técnica por la ciencia . . . . . 245
7.4.6. La naturaleza dual de los artefactos técnicos . . . . . 248
8. El pragmatismo de los ingenieros 257
8.1. La imagen cientí�ca del mundo . . . . . . . . . . . . . . . . 257
8.2. Pragmatismo e ingeniería . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 266
8.2.1. El pluralismo de los mapas . . . . . . . . . . . . . . 267
8.2.2. Los modelos como esquemas de la realidad . . . . . . 271
8.2.3. El caso de las máquinas de fabricar papel . . . . . . 273
8.2.4. Monismo cienti�cista y pluralismo ingenieril . . . . . 275
8.3. La técnica y la ciencia allende la Modernidad . . . . . . . . 279
8.3.1. La ciencia pospuesta . . . . . . . . . . . . . . . . . . 283
8.3.2. La preferencia por la técnica . . . . . . . . . . . . . . 286
13
Índice general
9. El método de la ingeniería 291
9.1. La identidad de los ingenieros radica en su método . . . . . 291
9.1.1. La creatividad en las raíces de la ingeniería . . . . . 293
9.1.2. Diseños y proyectos . . . . . . . . . . . . . . . . . . 298
9.1.3. Diseño y dualidad en los objetos técnicos . . . . . . 301
9.2. Algunos puntos de vista sobre el método de los ingenieros . 304
9.2.1. La racionalidad acotada . . . . . . . . . . . . . . . . 304
9.2.2. El método de los ingenieros según Vaughn Koen . . 310
9.3. Anatomía del conocimiento involucrado en el ejercicio de laingeniería . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 318
9.3.1. Diseño normal y revolucionario . . . . . . . . . . . . 320
9.3.2. El conocimiento empleado en el diseño . . . . . . . . 322
10. Muestras de la especi�cidad de la ingeniería 327
10.1. La electricidad invade la industria . . . . . . . . . . . . . . 327
10.2. La química y su repercusión industrial . . . . . . . . . . . . 335
10.3. Controlar el vuelo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 337
10.4. El fordismo y la producción en masa . . . . . . . . . . . . . 340
10.5. Una nueva primitiva para la imagen cientí�ca del mundo . 342
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Índice general
10.5.1. Una ingeniería de nuestro tiempo . . . . . . . . . . 347
10.6. La información en el control de las máquinas . . . . . . . . 350
10.6.1. El control y la realimentación . . . . . . . . . . . . 351
10.6.2. La realimentanción más allá de la ingeniería . . . . 361
10.7. El péndulo invertido: un sencillo ingenio robótico . . . . . . 365
10.7.1. Un artefacto para demostraciones . . . . . . . . . . 368
10.7.2. El péndulo invertido como ejemplo del método delingeniero . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 373
11. La moral y la ética en la profesión de ingeniero 375
11.1. Los ingenieros y la moral . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 375
11.1.1. Costumbres y normas . . . . . . . . . . . . . . . . . 377
11.1.2. La pluralidad de opciones éticas . . . . . . . . . . . 387
11.2. La profesión de ingeniero . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 393
11.2.1. La capacitación de los profesionales . . . . . . . . . 395
11.2.2. La autonomía en el ejercicio de una profesión . . . . 398
11.2.3. La responsabilidad social de los ingenieros . . . . . 399
11.2.4. La consideración del futuro . . . . . . . . . . . . . . 406
11.2.5. La ética estándar del ingeniero . . . . . . . . . . . . 408
15
Índice general
11.3. El desastre del transbordador espacial Challenger . . . . . 410
11.4. Códigos de ética para ingenieros . . . . . . . . . . . . . . . 415
Bibliografía 421
Índice alfabético 429
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Prólogo
¾Ingeniería? Cuando el que esto escribe estudiaba para ingeniero, aprincipios de los sesenta, esa palabra no circulaba demasiado, ni teníaun uso del todo claro. Nadie decía entonces que estudiaba ingeniería.Tradicionalmente, en España, en las Escuelas y en los Colegios pro-fesionales, y también en las propias Asociaciones, se hablaba siemprede ingenieros. Incluso en el Ejército el Arma correspondiente es la deIngenieros y no la de Ingeniería �como sucede con las de Infantería oArtillería�. El Instituto de la Ingeniería de España se denominó Ins-tituto de Ingenieros Civiles cuando se creó en 1905 y hasta 1979 noadoptó la denominación actual. Posiblemente en esta nueva denomi-nación se encuentre la primera utilización del término ingeniería parala designación de un organismo de ese rango. Después, ya en 1994,se crea la Real Academia de Ingeniería. Acaso el peso de la palabrainglesa engineering esté detrás de esos cambios. En todo caso, se vaconsolidando el empleo de ese vocablo, que también adoptan algu-nas Escuelas de nueva creación, aunque las tradicionales han seguidosiendo Escuelas de ingenieros, de forma mayoritaria.
Este libro pretende ser una exploración re�exiva del mundo pluralde la ingeniería, entendida como los conocimientos y las actividadesprofesionales de los ingenieros, los cuales han contribuido decisivamen-te a la producción del mundo arti�cial �ingeniado�, en el sentido dehecho con ingenio, conocimiento y habilidad �que es como los inge-nieros hacen las cosas�. Se trata de esbozar un panorama sobre esemodo de quehacer, pretensión que no puede aspirar en absoluto a sercompleta, ni a evitar algunas simpli�caciones. El tema es tan amplioy el espacio disponible tan escaso que muchas cosas se quedarán en eltintero; aunque ello no obsta para que se pretenda aportar una visiónque posea entidad propia.
Fundamentos, método e historia de la ingeniería
En el mundo arti�cial en el que vivimos, la imperiosa necesidadde la a�rmación de la radical especi�cidad de la ingeniería, y de lare�exión sobre su método y naturaleza, debe quedar más allá de todaduda. Los ingenieros son artí�ces destacados de ese mundo arti�cial,para cuya construcción se precisa la intervención de la técnica (o, comoahora dicta la moda, la tecnología �volveremos sobre esto�), que ad-quiere su forma más elaborada en la ingeniería. Por eso se requiere unsólido y profundo análisis de esa actividad transformadora del mun-do natural que se halla íntimamente entrelazada con el complejo deactividades que forman lo que genéricamente conocemos como cultu-ra. De hecho, la ingeniería no es algo ajeno, colateral o añadido a lacultura humana, sino que forma parte integral e indisociable de ella.Sin olvidar tampoco que el cuerpo de conocimientos desarrollado porlos ingenieros tiene todas las componentes de conocimiento cientí�co,como se ilustrará en este libro.
Lo producción de lo arti�cial es el resultado del quehacer técnicopor lo que, para empezar con el análisis de la ingeniería, en el capítulo1 se tratará de la técnica: la acumulación de experiencia y procedi-mientos a partir de los cuales el hombre despliega su potencial eman-cipador mediante la producción de artefactos. Sigue a ese capítulo unodedicado a una máquina que sirve de ilustración de las peculiaridadesde la técnica: el reloj, con el que se pone de mani�esto la profundainteracción entre la técnica y otras manifestaciones de la cultura. Estamáquina es una muestra de los artefactos que, como también la máqui-na de vapor o el ordenador, han adquirido un valor que trasciende alproblema utilitario que motivó su concepción. Después, en el capítulo3, se presenta una primera aproximación a la ingeniería, como formaevolucionada y progresiva de la técnica.
Un dominio que aparece vinculado con el de la ingeniería es elde la ciencia, a la que se dedica el capítulo 4. Sin embargo, comoveremos, el ingeniero tiene que enfrentarse a un mundo mucho máscomplejo y variado que el que cubre la ciencia establecida. Con todo,ingenieros y cientí�cos comparten un uso peculiar de la razón. Ambosse relacionan con la realidad mediante conceptos y medidas, que danlugar a magnitudes susceptibles de ser tratadas matemáticamente, lo
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Prólogo
que permite hacer cálculos e inferencias lógicas. Sin embargo, aplicanracionalidades diferentes pues persiguen objetivos desiguales, lo quedetermina que los métodos de unos y de otros, a pesar de tener zonasde coincidencia, acaben siendo distintos. El análisis de estas a�nida-des y diferencias es el objeto del capítulo 5, al que sigue otro dedica-do a explorar en el pasado casos concretos que ilustren esa diferenteracionalidad.
Los dos capítulos siguientes, el 7 y el 8, se dedican a presentaralgunos puntos de vista relativos a cómo se han visto la técnica y laingeniería desde el mundo del pensamiento. Para una sociedad tanimportante es producir ingeniería y ciencia como crear signi�cado. Es-to último ha sido la labor tradicional del �lósofo en su búsqueda desentido para la existencia y las actividades humanas. Por ello, resultaconveniente dedicar algún espacio a la visión del mundo de la técnicaque han tenido algunos de estos pensadores, a lo que se dedican estosdos capítulos. Se han incluido únicamente puntos de vista que resul-tan pertinentes para las tesis que aquí se sustentan, sea por a�nidado por contraste.
Pero, ¾qué identi�ca a los ingenieros? En este libro se de�ende quees el método el que cumple ese papel, al que se dedica el capítulo9, en el que se pretenden aclarar algunas de las peculiaridades delpolivalente método de la ingeniería. Este método está basado en formasy modos peculiares de abordar los problemas que son propios de losprofesionales de ese quehacer.
Sigue un capítulo en el que, análogamente a lo que se hizo en el6, se presentan algunos casos históricos que ilustran la tesis que aquíse de�ende: el caracter especí�co del método de la ingeniería. Estoscasos incluyen cuestiones como la aparición de la electricidad en elmundo de las actividades ingenieriles, entre otros. Se habla tambiéndel advenimiento de la información como un concepto primitivo parala descripción del mundo, originado en los nuevos dominios de la inge-niería que �orecen en nuestro tiempo. En este contexto se alude a laincorporación de la propia información al funcionamiento de las má-quinas para permitir su autogobierno, lo que conduce al estudio de los
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Fundamentos, método e historia de la ingeniería
sistemas realimentados, cuyo diseño permite ilustrar rasgos peculiaresdel método del ingeniero.
El análisis que se presenta aquí se desenvuelve entre dos polos. Poruna parte, se trata de asociar a la ingeniería con un cuerpo de conoci-mientos sólidos; es decir, un conjunto de disciplinas a las que se puedepropiamente cali�car de cientí�cas �de saberes basados en la expe-riencia y estructurados racionalmente, de acuerdo con los rigores delmétodo cientí�co�. Por otra, se considera la ingeniería como una pro-fesión. El conocimiento, aunque es una porción esencial del patrimoniodel ingeniero, es únicamente una parte de él. Tan importante como elconocimiento es aquello que hace que el ingeniero se desenvuelva enel espinoso mundo de la acción, en el que desempeña múltiples tareas.Así, se dedica tanto a hacer proyectos como a la dirección de la pro-ducción, a la gestión, a la investigación y a otras muchas labores, ytambién a combinaciones de ellas. El complejo proceso de la ingenieríainvolucra desde componentes de intuición, creatividad y cálculo, has-ta implicaciones de tipo ético. Por esto último, el libro se cierra conun capítulo dedicado a una cuestión tan resbaladiza como ineludible,como es la ética, y en particular la ética profesional del ingeniero.
Los ingenieros han tenido tradicionalmente un gran éxito profesio-nal, por lo que han estado muy ocupados en sus propias labores, y noha sido corriente entre ellos dedicarse a analizar los entresijos de laprofesión, su historia y su fundamentación �pues esta última parece-ría obvia, dado el éxito alcanzado por sus productos�. Sin embargo,ese análisis se hace hoy ineludible tanto desde el punto de vista dela percepción social que recibe la profesión como, y quizá sobre todo,desde dentro de la misma comunidad de los que la ejercen. Además,el crecimiento desorbitado del número de escuelas de ingenieros enEspaña, en algunos casos establecidas precipitadamente careciendo deunas bases adecuadas, hace necesario el tratar de hacer explícitos losatributos que de�nen las correspondientes actividades. A ello pretendecontribuir este volumen. De modo que con independencia de que todolibro tiene una vida propia cuando sale de las manos del autor y eleditor, éste que tiene ahora el lector ante sus ojos, aunque encuadradoen un marco académico, está en principio pensado al menos para dos
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Prólogo
tipos de lectores: los propios ingenieros, especialmente los más jóvenes,que se cuestionan el sentido de su profesión; y el público culto generalque pretenda acercarse al frondoso mundo de la ingeniería.
El origen de este libro se encuentra en una asignatura no conven-cional que se imparte desde hace algunos años en la Escuela TécnicaSuperior de Ingenieros de Sevilla, denominada �Metodología e Histo-ria de la Ingeniería�. Esta asignatura fue promovida por el entoncesDirector de la Escuela, José Domínguez Abascal, quien pretendía quehubiese una asignatura que cursasen todos los estudiantes que pasasenpor ese Centro, con independencia de su especialidad (dejando apartelas ciencias básicas como las matemáticas y la física). Parte de los ma-teriales reunidos para organizar esta nueva asignatura han aportadola trama del libro.
La organización del material que forma este volumen ha ofrecidoalgún problema, debido a la variedad de cuestiones que abarca, loque ha obligado a recurrir a continuas llamadas, de las que el lectorpresuroso sin duda prescindirá, pero que acaso sirvan de ayuda alsosegado para buscar sus propias rutas. Por otra parte, es posibleque el lector encuentre excesivas algunas repeticiones pero, si es así, esporque se ha tenido que volver, una y otra vez, sobre algunas cuestionesque son recurrentes a lo largo del libro: especialmente las relacionadascon lo peculiar del quehacer técnico e ingenieril con respecto a otrosmodos de actividad que pudieran resultar cercanos e incluso arrogarseuna relación de dominanción con respecto al modo de actividad queaquí se glosa. En cualquier caso, acepte el lector esas repeticiones comouna especie de estribillos wagnerianos.
Agradecimientos
Este libro incorpora material que ha circulado durante años, en dife-rentes formatos, y que ha sido objeto de debates tanto en sesiones deseminarios como en las propias clases con los estudiantes. Por tanto, lalista de quienes han contribuido a depurarlo es extremadamente larga.
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Fundamentos, método e historia de la ingeniería
Sin embargo, algunas personas han tenido una especial in�uencia enla forma de�nitiva que ha adquirido este volumen.
Para esta forma �nal han sido decisivos los sabios consejos de Fer-nando Broncano, Enrique Cerdá Olmedo, José Ferreirós y Manuel Sil-va. Asimismo, han aportado continuas y sustanciosas propuestas losprofesores que imparten la asignatura antes mencionada, y que sonManuel Alcalde, Francisco Colodro, Fabio Gómez-Estern y Luis Vil-ches. El autor está también agradecido a quienes desbrozaron embara-zosos borradores, o le facilitaron enriquecedoras consultas, y cuyas ob-servaciones y sugerencias han permitido introducir considerables me-joras en el texto de�nitivo. Son éstos Antonio Barrero, Jaime Conde,Jaime Domínguez Abascal, Antonio Gómez, Francisco Gordillo, Ma-nuel Liz, Antonio Luque, Margarita Vázquez, Jesús Vega Encabo, y haquedado para el �nal José Martínez García, quien aunque al principiocolaboró en la asignatura que ha servido de inspiración a este libro,se ha convertido en un agudo detractor de las tesis aquí expuestas, loque no ha impedido que generosamente aportase valiosos comentarios,que han sido especialmente relevantes por lo que tenían de contrapun-to. Habiendo dispuesto de tan cuali�cadas asesorías, el autor se sienteabrumado por las incorrecciones que, pese a ello, se hayan podido des-lizar en la versión �nal. Habrá que asumirlas como inevitables gajesdel o�cio.
Por otra parte, mención especial merecen Francisco Gordillo, Fran-cisco Salas y mi hija Carmen por su in�nita paciencia al asesorarmeen cuantos problemas informáticos he tenido durante la escritura ycomposición del libro.
Por último, la concesión de un año sabático por la Universidadde Sevilla, así como el régimen de Reducción de Docencia, me hanpermitido disponer de tiempo para poner en limpio múltiples notas ydar forma a este conjunto de ideas.
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